《机械基础》第二章 常用机构讲解

第二章常用机构一、教案【教学要求】1、了解铰链四杆机构的组成与分类和特点；2、了解铰链四杆机构演化的几种常见类型；3、了解凸轮机构的组成、分类、应用特点及从动件运动规律；4、了解间歇运动机构的组成、特点及应用；5、掌握曲柄存在的条件；6、理解铰链四杆机构的基本性质。

【教学目的】通过本章节内容的学习，使学生理解铰链四杆机构的基本性质，了解常用机构的组成、分类、应用特点。

【教学重难点】1、曲柄存在的条件2、铰链四杆机构的基本性质。

3、凸轮机构从动件运动规律。

【学习概要】1、平面四杆机构；2、凸轮机构；3、间歇机构。

第一节平面四杆机构【教学重难点】1、铰链四杆机构的基本性质；2、曲柄存在的条件；【教学方法】本节内容主要以教师讲解和演示，学生预习练习为主，辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。

【教学内容】一、平面机构机构——是具有确定运动的构件系统。

若组成机构的所有构件都在一个平面或互相平行的平面内运动，则该机构为平面机构，否则称为空间机构搅拌器1．运动副的概念运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。

（1）低副两构件之间作面接触的运动副。

转动副移动副螺旋副（2）高副——两构件之间作点或线接触的运动副。

滚动轮接触凸轮接触齿轮接触2．运动副的应用特点低副特点：➢单位面积压力较小，较耐用，传力性能好➢摩擦损失大，效率低➢不能传递较复杂的运动高副特点：➢单位面积压力较大，两构件接触处容易磨损➢制造和维修困难➢能传递较复杂的运动3、低副机构和高副机构机构中所有运动副均为低副的机构成为低副机构；机构中至少有一个运动副是高副的机构称为高副机构二、平面机构运动简图测绘三、平面连杆机构的特点平面连杆机构——由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构。

作用：实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。

四杆机构——最常用的平面连杆机构，具有四个构件（包括机架）的低副机构。

平面铰链四杆机构——构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。

铰链四杆机构：四根杆均用转动副连接。

滑块四杆机构：杆件间的连接，除了转动副以外，构件3与4使用移动副连接。

四、铰链四杆机构的组成与分类机架：固定不动的构件4。

连杆：不与机架直接相连的构件2。

连架杆：与机架相连的构件1、3。

1.铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构三种基本类型的判别方法●曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆双曲柄机构的条件：机架为最短杆●双摇杆机构的条件：连杆为最短杆当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。

●双摇杆机构当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。

2、铰链四杆机构的应用举例曲柄摇杆机构剪板机雷达汽车雨刷缝纫机踏板双曲柄机构的应用惯性筛天平汽车车门启闭双摇杆机构的应用电风扇摇头机构起重机机构五、铰链四杆机构的基本性质1、急回特性极位夹角——摇杆在C 1D 和C 2D 两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用θ表示。

急回特性：空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。

机构的急回特性可用行程速比系数 K 表示：极位夹角 θ 越大，机构的急回特性越明显。

2、死点位置六、铰链四杆机构的演化实例曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。

改变曲柄滑块机构的固定件课演化为导杆机构 导杆机构导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。

连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。

摆动导杆机构移动导杆机构曲柄摇块机构小结1．铰链四杆机构的基本类型。

2．铰链四杆机构各构件的名称。

3．铰链四杆机构基本形式的判定。

4．铰链四杆机构的基本性质。

5．导杆机构类型与应用。

θθ-+=== 1801802112t t v v K第二节凸轮机构【教学重难点】3、凸轮机构的组成；4、凸轮机构工作过程级从动件的运动规律；【教学方法】本节内容主要以教师讲解和演示，学生预习练习为主，辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。

【教学内容】一、凸轮机构的组成、分类及应用特点1、凸轮机构的组成凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。

1－凸轮2－从动件3－机架2、凸轮机构的分类3、凸轮机构的常用结构（1）凸轮轴（2）整体式凸轮（3）镶块式凸轮（4）组合式凸轮4、凸轮机构的应用及特点(1)凸轮机构的应用实例：内燃机的配气机构动车床走刀机构靠模车削机构（2）凸轮机构的应用特点优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。

缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。

应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。

二、凸轮机构工作过程及从动件运动规律1、凸轮机构工作过程凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停”的运动循环。

2、从动件常用的运动规律（1）．等速运动规律（以推程为例）从动件上升（或下降）的速度为一常数。

2．等加速等减速运动规律（以推程为例）从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动。

小结1．凸轮机构的类型及其应用特点。

2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。

位移线图等加速等减速运动规律位移曲线画法第三节间歇机构【教学重难点】1、棘轮机构的组成、特点及应用；2、槽轮机构的组成、特点及应用；【教学方法】本节内容主要以教师讲解和演示，学生预习练习为主，辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。

【教学内容】棘轮机构和槽轮机构都属于间歇运动机构。

间歇运动机构是指主动件作连续运动而从动件作间歇运动的机构。

这种机构多用于机械的进给、送料等装置。

一、棘轮机构1、棘轮机构组成的工作原理•棘轮机构的组成⏹棘轮机构主要由摇杆1、棘轮4、棘爪2、止回棘爪6和机架等组成。

⏹棘轮机构的工作原理⏹棘轮机构通常由曲柄摇杆机构来驱动，棘轮用键与传动轴相联接，摇杆空套在棘轮轴上。

当摇杆逆时针摆动时，铰接在摇杆上的棘爪2插入棘轮的齿槽内，推动棘轮同向转过一定角度；⏹当摇杆顺时针摆动时，棘爪2从棘轮的齿背上滑过，棘轮静止不动；止回棘爪6起阻止棘轮回转作用。

这样，摇杆连续往复摆动，棘轮则间歇地作单方向转动。

2、棘轮机构的常用类型及特点•棘轮有外齿棘轮和内齿棘轮两种，常用的外齿棘轮机构有如下几种形式：（1）.单动式棘轮机构（2）.双动式棘轮机构该机构在工作原理上可看作为两个单动式棘轮机构轮流工作的组合，摇杆往复摆动时，两个棘爪交替地推动棘轮作间歇的转动。

这种机构的特点是摇杆往复摆动一次，能使棘轮沿同一方向间歇地转动两次，但每次停歇的时间较短，棘轮每次的转角也较小。

（3）.可变向棘轮机构该机构的棘轮轮齿为矩形齿，棘爪做成对称形状。

摇杆连续往复摆动，这种机构的基本特点是可使从动件实现双向间歇运动。

（4）.摩擦式棘轮机构该机构的棘轮是一个没有齿的摩擦轮，靠棘轮与棘爪之间的摩擦力进行传动。

这种机构的特点是能无级地调节棘轮转角的大小，传动平稳，噪声小；但传递能力不大，适用于轻载场合。

⏹棘轮机构的特点⏹棘轮机构是间歇机构的一种形式，它将主动件的连续运动转换为从动件的间歇运动。

⏹棘轮机构的特点是结构简单，制造方便，棘轮的转角可在一定范围内调节，但工作时易产生冲击和噪声，适用于低速、转角不大和传动平稳性要求不高的场合。

3、棘轮机构应用实例——自行车后轮传动自行车后轮传动，飞轮体与自行车后轮轮毂用螺纹紧固为一体，飞轮外圈的内表面加工成内齿棘轮，棘爪靠弹簧力作用与棘轮齿紧密接触。

当向前蹬动脚踏板时，动力通过中轴链轮和链条带动飞轮外圈转动，再由其内表面上的内齿通过棘爪来驱动后轮使自行车前行。

在自行车行进中，若不蹬动脚踏板，飞轮外圈停止转动时，自行车在运动惯性的作用下仍会向前滑行，后轮继续转动使棘爪在内齿棘轮的齿背上滑过。

二、槽轮机构1、槽轮机构的组成及工作原理 •槽轮机构组成槽轮机构由主动杆1、圆销2和槽轮3及机架等组成。

⏹ 槽轮机构工作原理⏹主动杆作逆时针连续转动，在主动杆上的圆销进入槽轮的径向槽之前，槽轮的内凹锁止弧被主动杆的外凸弧卡住，不能转动； ⏹当圆销开始进入槽轮径向槽时，锁止弧开始脱开，圆销推动槽轮沿顺时针方向转动； ⏹当圆销开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮上的另一内凹锁止弧又被主动杆上的外凸弧锁住，使槽轮不能转动，直至主动杆上的圆销再次进入槽轮上的另一个径向槽，重复上述的运动循环。

2、槽轮机构的常用类型及特点 ⏹槽轮机构的类型1）外啮合槽轮机构2）内啮合槽轮机构 ⏹槽轮机构的特点槽轮机构结构简单、 工作可靠， 机械效率高， 在进入和脱离接触时运动比较平稳， 能准确控制转动的角度。

但槽轮的转角不可调节， 故只能用于定转角的间歇运动机构中， 如自动机床、 电影机械、 包装机械等槽轮机构应用实例——刀架转位机构 ⏹自动机床工作时，刀架的转位由预定程序来控制，而具体动作是由槽轮机构来实现的。

O1O212 3内凹锁止弧 外凸弧O2O1a ）b ）。